(57)【要約】【課題】接続部分である端子表面に発生した酸化皮膜の破壊のためのパルス電流回路を付加してコストアップすることなく、端子表面の抵抗増大を防ぐことにより、レゾルバの検出信号の電圧レベル低下を引き起こさず電動機の角度検出精度を低下させることがないモータ位置検出装置を提供する。【解決手段】モータの回転子位置を検出するレゾルバを備えたモータ位置検出装置において、モータ２４のスイッチオン時に、モータ２４のロータ位置を検出する検出回路１４の信号入力端部を短絡し、検出回路１４に接続されるコネクタ２０の接続端子に通常使用時以上の電流を流す。【選択図】図１
2007082322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子位置を検出するレゾルバを備えたモータ位置検出装置において、
前記モータのスイッチオン時に、前記モータのロータ位置を検出する検出回路の信号入力端部を短絡し、前記検出回路に接続されるコネクタの接続端子に通常使用時以上の電流を流すことを特徴とするモータ位置検出装置。
【請求項２】
前記検出回路の信号入力端部を短絡する短絡回路を設け、強制的にレゾルバ信号回路を短絡させて短絡検出機能自体が正常に動作するのを確認することを特徴とする請求項１に記載のモータ位置検出装置。
【請求項３】
前記モータのスイッチオフ時に、２系統のレゾルバ位置検出信号の電流値が等しくなるように、前記モータの回転子の位置を微調整することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ位置検出装置。
【請求項４】
前記モータのスイッチオン時に、前記モータの主回路に電流を流すことにより、２系統のレゾルバ位置検出信号の電流値が等しくなるように、前記モータを駆動させると共に、前記検出回路の信号入力端部を短絡することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ位置検出装置。
【請求項５】
前記モータは、ハイブリッド自動車に使用される車両駆動用モータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ位置検出装置に関し、特に、ハイブリッド自動車等に使用される車両駆動用モータの回転子位置を検出するモータ位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動車両に使用する電動機（モータ）の回転子位置を検出する、レゾルバ（バリアブルリラクタンス型角度検出装置）を用いたモータ位置検出装置が知られている。このレゾルバの信号線は、電動機から電動機の制御装置であるモータコントローラに接続されており、電動機と車両ハーネス、車両ハーネスとモータコントローラの接続部分にはコネクタが使用されている。
【０００３】
図４は、従来のモータ位置検出装置の構成を示す説明図である。図４に示すように、モータ位置検出装置１は、レゾルバ２、ハーネス３、及び検出回路４を有している。レゾルバ２は、モータのケース（図示しない）に固定されたレゾルバステータ５とモータのロータ（図示しない）に固定されているレゾルバロータ６を備えており、レゾルバステータ５には、励磁コイル７ａとＡ相出力コイル７ｂとＢ相出力コイル７ｃが巻かれている。
【０００４】
Ａ相出力コイル７ｂとＢ相出力コイル７ｃの各出力端は、コネクタ８によりハーネス３の一端に接続されており、ハーネス３の他端は、コネクタ８により検出回路４の信号入力端部に接続されている。検出回路４は、従来、１ｍＡ程度以下の微弱な電流しか流れない回路構成となっている。
コネクタ８は、着脱が可能な端子で構成されており、端子表面は、通常、錫メッキが施されているが、車両を運転しない状態が長期間継続した場合等は、端子表面に酸化皮膜が形成され接触部の抵抗が増大する。
【０００５】
また、モータが新しい場合は特に支障はないが、ある程度の期間使用されるとモータの整流子とブラシとの接触面に電気絶縁特性を持つ酸化被膜が形成され、時間経過と共に酸化被膜が厚くなり電気抵抗が高まる傾向があるから、より高い電圧をモータに印加しないとモータ電流が流れなくなる。このように酸化皮膜が形成された場合に対応したものとして、「電動パワーステアリング装置の制御装置」（特許文献１参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２３７６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、接続部分である端子表面の抵抗増大は、レゾルバ２の検出信号の制御装置内部での電圧レベル低下を引き起こし、電動機の角度検出精度を低下させることになる。電動機の角度検出精度が低下すると、次式で表されるモータトルクの式の内、電流位相角βがずれることから、指令値と異なるモータトルクが出力される。
Ｔ＝Ｐ／２・ΦａＩａ・ｃｏｓβ＋（Ｌｑ−Ｌｄ）Ｉａ´２・ｓｉｎ２β
ここで、Ｔ：トルク、Ｐ：極数、Ｉａ：電流、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンスである。
【０００７】
また、万一、端子表面に酸化皮膜が発生した場合でも、信号回路に１０ｍＡ程度以上の電流を流すことにより酸化被膜を破壊し、良好な接触状態に復帰させることが可能であるが、そのためのパルス電流回路を付加することによるコストアップが避けられない。
この発明の目的は、接続部分である端子表面に発生した酸化皮膜の破壊のためのパルス電流回路を付加してコストアップすることなく、端子表面の抵抗増大を防ぐことにより、レゾルバの検出信号の電圧レベル低下を引き起こさず電動機の角度検出精度を低下させることがないモータ位置検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明に係るモータ位置検出装置は、モータの回転子位置を検出するレゾルバを備えたモータ位置検出装置において、前記モータのスイッチオン時に、前記モータのロータ位置を検出する検出回路の信号入力端部を短絡し、前記検出回路に接続されるコネクタの接続端子に通常使用時以上の電流を流すことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、モータの回転子位置を検出するレゾルバを備えたモータ位置検出装置は、モータのスイッチオン時、モータのロータ位置を検出する検出回路の信号入力端部が短絡され、検出回路に接続されるコネクタの接続端子に通常使用時以上の電流が流れる。このため、接続部分である端子表面に発生した酸化皮膜の破壊のためのパルス電流回路を付加してコストアップすることなく、端子表面の抵抗増大を防ぐことにより、レゾルバの検出信号の電圧レベル低下を引き起こさず電動機の角度検出精度を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るモータ位置検出装置の構成を示す説明図である。図２は、図１のレゾルバの等価回路である。
図１に示すように、モータ位置検出装置１０は、レゾルバ（バリアブルリラクタンス型角度検出装置）１１、ハーネス１２、短絡スイッチ１３、及び検出回路（位置検出回路）１４を有している。
【００１１】
レゾルバ１１は、モータのケース（図示しない）に固定されたレゾルバステータ１５と、モータのロータ（図示しない）に固定されているレゾルバロータ１６を有しており、レゾルバステータ１５には、励磁コイル１７とＡ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９が巻かれている。
Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９の各出力端は、コネクタ（ハーネス・コネクタ）２０によりハーネス１２の一端に接続されており、ハーネス１２の他端は、コネクタ２０により検出回路１４の信号入力端部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに接続されている。信号入力端部１４ａと信号入力端部１４ｂ、信号入力端部１４ｃと信号入力端部１４ｄには、それぞれ短絡スイッチ１３が接続されている。
【００１２】
励磁コイル１７に高周波電流を流すことにより発生する磁束（図示しない）は、レゾルバステータ１５からレゾルバロータ１６を通り再びレゾルバステータ１５に戻る磁路の途中で、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９に鎖交する。この鎖交磁束により、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９には電流が流れ、この電流がコネクタ２０を介してハーネス１２を通り、コネクタ２０を介して検出回路１４に入る。
【００１３】
即ち、励磁コイル１７とＡ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９は、図２に示すような変圧器と等価な回路となる。通常の変圧器と異なる点として、レゾルバロータ１６が回転方向に一様でない形状をしていることから、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９が鎖交する磁束がレゾルバロータ１６の位置によって異なる。従って、Ａ相出力コイル１８に流れる電流ＩａとＢ相出力コイル１９に流れる電流Ｉｂは、レゾルバロータ１６の角度（ロータ角度）θに依存する次式で表される。
Ｉａ＝Ｋｓｉｎθ，Ｉｂ＝Ｋｃｏｓθ
【００１４】
このように、ロータ角度θによってＡ相出力コイル１８に流れる電流ＩａとＢ相出力コイル１９に流れる電流Ｉｂが異なることから、検出回路１４で電流Ｉａ，Ｉｂを演算することにより、ロータ角度θを求めることが可能になる。
【００１５】
図３は、図１のモータ位置検出装置が備えられるハイブリッド自動車のパワートレーン構造を概略的に示す説明図である。図３に示すように、ハイブリッド自動車２１は、例えば、車両の前部にエンジン２２、車両の後部に変速機２３を搭載し、エンジン２２と変速機２３の間の伝動系に結合して後輪を駆動するモータ２４を設けており、変速機２３からの出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置２５及び左右ドライブシャフト２６Ｌ，２６Ｒを順次経て左右後輪（図示しない）に達し、車両を走行させる。エンジン２２とモータ２４はクラッチ２７により、モータ２４と変速機２３はクラッチ２８により、それぞれ切り離すことができる。このハイブリッド自動車２１に、車両駆動用のモータ２４の回転子位置を検出するためのレゾルバ（図示しない）が備えられている。
【００１６】
ところで、運転操作されずに車両が長時間停止した状態では、コネクタ２０の端子表面が酸化し接触抵抗が増大することがある。検出回路１４のインピーダンスが大きいことから、通常、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９に流れる電流は、１ｍＡ以下の微弱な電流であるが、接触抵抗の増大により電流値の擾乱が生じ、ロータ位置θの演算精度を悪化させる虞がある。
【００１７】
そこで、検出回路１４の手前（信号入力端部）に短絡スイッチ１３を設け、車両のイグニッションスイッチ（イグニッションキー）をオン（ＯＮ）した際に、短絡スイッチ１３を短絡させる。この結果、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９の出力端子が短絡される。Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９は電気的に励磁コイル１７に接続されており、励磁コイル１７には数十ｍＡの電気容量のある電源（図示しない）が接続されていることから、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９の出力端子が短絡されることで、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９には数ｍＡ程度以上の電流が流れる。
【００１８】
Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９に数ｍＡ程度以上の電流が流れることにより、コネクタ２０の端子表面の酸化被膜が破壊され、酸化被膜により増大した接触抵抗が正常値に戻る。端子表面の酸化は、無通電状態、即ち、車両が運転されていない状態で進行するが、通常の運転時は、１ｍＡ以下の信号電流であっても電流が流れることにより、酸化被膜が形成されることはない。
【００１９】
上述したように、車両のエンジン２２を起動する瞬間であるイグニッションスイッチオン時に、ロータ位置を検出する検出回路１４の信号入力端部を短絡することにより、検出回路１４に接続されるコネクタ２０に通常使用時以上の電流を流す。即ち、イグニッションスイッチオン時に、コネクタ２０の端子表面の酸化被膜を破壊するに足る電流を通電させることができれば、その後は、短絡スイッチ１３を開放し通常の検出回路１４の構成に戻して、良好な接触状態を保ちつつモータ２４を運転することが可能になり、モータ位置の検出精度を保つことができる。
【００２０】
また、モータ位置検出装置１０は、車両のイグニッションスイッチオン時に、レゾルバ１１の検出回路１４の信号入力端部を短絡することにより、レゾルバ１１の短絡を検出する回路が正常に機能しているか否かをチェックすることができる。
従来のレゾルバ検出回路において、イグニッションスイッチオン時に、レゾルバの短絡検出を行っているものがあり、短絡を検出した際には、フェール信号を出力している。このようなレゾルバの短絡検出を行うものとして、例えば、「相間短絡検出装置」（特開２０００−１６６２０５号公報参照）がある。従来の短絡検出装置では、短絡検出機能自体が正常に動作していることを確認する手段がなかったが、このモータ位置検出装置１０にあっては、短絡回路１３を追加することにより、強制的にレゾルバ信号回路を短絡させることで、短絡検出機能自体が正常に動作することを確認することができる。
【００２１】
また、モータ位置検出装置１０は、車両のイグニッションスイッチオフ（ＯＦＦ）時に、２系統のレゾルバ位置検出信号の電流値が等しくなるように、電動機の回転子の位置を微調整する。
上述した電流Ｉａ，Ｉｂの式から分かるように、ロータ位置が、ロータ角度θ＝０°，１８０°のときには、Ｉａ＝０であり、ロータ角度θ＝９０°，２７０°のときには、Ｉｂ＝０となるため、Ａ相出力コイル１８やＢ相出力コイル１９に電流が流れない場合がある。
【００２２】
そこで、車両を停止し、イグニッションスイッチをオフにする瞬間にモータを若干駆動し、ロータ角度θが、４５°，１３５°，２２５°，３１５°の何れかになるようにロータ位置を修正する。これにより、次回のイグニッションオン時に短絡電流を流す際、Ａ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９に同程度の電流が流れ、確実に酸化被膜を破壊して、良好な通電状態を保つことができる。
【００２３】
このような構成を有することは、モータをクラッチで開放することによりエンジンと変速機の双方から切り離すことが可能なハイブリッドシステム（図３参照）であれば、特に有効である。即ち、モータのロータ位置修正を行う際に、ドライブシャフトやエンジンの動作を伴わないので、車両の振動を引き起こすことがない。
【００２４】
また、モータ位置検出装置１０は、車両のイグニッションスイッチオン時に、電動機の主回路に電流を流すことにより、２系統のレゾルバ位置検出信号の電流値が等しくなるように、電動機を駆動させると共に、レゾルバ１１の検出回路１４の信号入力端部を短絡する。
イグニッションスイッチをオンする際に、モータを駆動しロータ角度θが、４５°，１３５°，２２５°，３１５°の何れかになるようにロータ位置を修正する。その後、短絡スイッチ１３を短絡させる。この結果、電流Ｉａ，Ｉｂに同程度の電流が確実に流れ、酸化皮膜を破壊して良好な通電状態を保つことが可能になる。
【００２５】
なお、イグニッションスイッチをオンする時点で、コネクタ２０の端子に酸化被膜が形成され、ロータ位置の検出精度が低下している可能性がある。しかしながら、ロータ位置を修正する目的は、一定値以上の電流をＡ相出力コイル１８とＢ相出力コイル１９に流すことであるため、喩え、ロータ位置の検出精度が低下していても、酸化皮膜を破壊して良好な導通を確保する機能は十分発揮することができる。
このような構成を有することは、モータをクラッチで開放することによりエンジンと変速機の双方から切り離すことが可能なハイブリッドシステム（図３参照）であれば、特に有効である。即ち、モータのロータ位置修正を行う際に、ドライブシャフトやエンジンの動作を伴わないので、車両の振動を引き起こすことがない。
【００２６】
上述したように、モータ位置検出装置１０により、レゾルバ１１の位置検出精度を高精度に保つことができ、モータトルクが指令値通りに出力されることから、ハイブリッド車、電気自動車等の車両の走行が安定する。なお、この発明に係るモータ位置検出装置１０は、車両のモータに限るものではなく一般産業用のモータ等にも適用することができる。この場合、イグニッションスイッチのオン・オフは、主電源スイッチのオン・オフに相当する。
【００２７】
このように、この発明によれば、モータの回転子位置を検出するレゾルバを備えたモータ位置検出装置は、モータのスイッチオン時、モータのロータ位置を検出する検出回路の信号入力端部が短絡され、検出回路に接続されるコネクタの接続端子に通常使用時以上の電流が流れるため、接続部分である端子表面に発生した酸化皮膜の破壊のためのパルス電流回路を付加してコストアップすることなく、端子表面の抵抗増大を防ぐことにより、レゾルバの検出信号の電圧レベル低下を引き起こさず電動機の角度検出精度を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施の形態に係るモータ位置検出装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１のレゾルバの等価回路である。
【図３】図１のモータ位置検出装置が備えられるハイブリッド自動車のパワートレーン構造を概略的に示す説明図である。
【図４】従来のモータ位置検出装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  モータ位置検出装置
１１  レゾルバ
１２  ハーネス
１３  短絡スイッチ
１４  検出回路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  信号入力端部
１５  レゾルバステータ
１６  レゾルバロータ
１７  励磁コイル
１８  Ａ相出力コイル
１９  Ｂ相出力コイル
２０  コネクタ
２１  ハイブリッド自動車
２２  エンジン
２３  変速機
２４  モータ
２５  ディファレンシャルギヤ装置
２６Ｌ，２６Ｒ  左右ドライブシャフト
２７，２８  クラッチ
【図１】
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【図２】
2007082322.tif 000004
【図３】
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【図４】
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